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探索蚂蚁的本能智力和群体智力的形成奥秘

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发表于 2016-2-16 15:57:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
探索蚂蚁的本能智力和群体智力的形成奥秘
王红旗(创建重构智库、生物智能学、人造地形气候学,策划山海经文化产业)

相信每一个人小时候都曾经被小小的蚂蚁吸引过,笔者也不例外。或许,是某种机缘巧合,让笔者有幸进一步思考、探索蚂蚁的本能智力和群体智力如何形成的奥秘,揭开这个奥秘涉及到对智力波的深入研究。所谓“本能智力”是把“本能”视为生命智力的表现形式之一,该智力形式的特点是可以经由遗传直接获得解决生存、繁衍等问题的能力。对比之下,“后天智力”则需要通过“后天”(出生后)的学习过程才能够获得解决生存、繁衍等问题的能力。所谓“群体智力”也是生命智力的表现形式之一,该智力形式的特点与群体成员的数量相关,当群体数量高于某个阈值时,该群体会形成更高的智力水平。毋庸置疑,探索、研究、发现本能智力和群体智力如何形成的奥秘,乃是科学家的历史性重大责任,其成果将极大的推动人类社会的发展。
一、蚂蚁的智力行为给笔者留下深刻的印记
三十多年前,笔者读到德国学者卡尔•冯•弗里德的《动物的建筑艺术》一书(科学普及出版社1983年),各种各样的动物建造的形形色色的建筑结构,让笔者大开眼界,其中就包括蚂蚁建造的复杂的巢穴。蚂蚁的巢穴对蚂蚁来说是一个庞大、复杂、精巧的多层立体建筑物或“城市”,它可以供数以万计甚至数十万计的蚂蚁共同居住在一起;不同的蚂蚁分别居住在不同的穴室里,它们的出行道路畅通无阻;而且巢穴还有着良好的“空气调节”功能,兵蚁守护在巢穴的出入口•••蚁巢有各种形式,大多数种类的蚂蚁在地下土中筑巢,挖有隧道、小室和住所,并将掘出的物质及叶片堆积在入口附近,形成小丘状,起保护作用。也有蚂蚁用植物叶片、茎秆、叶柄等筑成纸样巢挂在树上或岩石间,还有的蚂蚁栖息在森林的朽木中。不过,弗里德与其他绝大多数生物学家一样,包括蚂蚁在内的动物建造巢穴的行为都简单的归结为“本能”,这让笔者深感失望,因为他们并没有解释“本能”是如何形成的,而且如果“本能”行为有助于解决动物或生物的生存问题,那么就与“智力”行为有着密切的关系。
十几年前,我在《从蚁王出行看小布什走马上任》一文里写道:“家有蚂蚁,小生灵无大碍,随它去。一日偶然见蚁王出行,蚁王居中,身躯比别的蚂蚁长四五倍;左右有两排兵蚁护卫,齐齐整整;后众蚁随行,井然有序,在墙壁上浩浩荡荡。不忍打扰,到不是慈悲,而是对小小生灵的生命尊严产生了敬意,此景数年后仍然记忆犹新。”显然,蚁王出行的队列,仅仅用“本能”来解释是远远不够的,而是有必要进一步考虑“本能智力”问题,而这样的思索有助于帮助在2004年正式创建生命智力学暨智因进化论(生物智力进化论)。
几年前,笔者在一楼阳光屋的阳台上养了一盆薄荷,不料薄荷的香味吸引了户外的蚂蚁群,它们居然咬穿了厚厚的砖墙缝隙(1976年唐山大地震之后北京建的房子质量都非常好),开辟出了一条从户外到阳台里的盆栽薄荷的通道,从此蚂蚁群络绎不绝在这条通道上来回行走•••。毋庸置疑,蚂蚁开辟通路获取食物的行为,涉及到智力的应用。为此,笔者特别感兴趣的是蚂蚁拥有的本能智力和群体智力(智能、智慧)是如何形成的,而正是这种本能智力和群体智力让蚂蚁成为地球上最成功的物种之一。
二、蚂蚁的智力行为现象
事实上,包括蚂蚁行为在内的所有生物行为都涉及到生命智力行为现象。通常认为,蚂蚁的祖先是移居到地面营群居生活的某种黄蜂,上述生存方式变化的时间大约发生在1.3亿年前的白垩纪,与恐龙栖息在同一时代。蚂蚁(ant)属节肢动物门,昆虫纲,膜翅目,蚁科。在地面栖息的蚂蚁得到了广阔的生存空间,促使蚂蚁分化形成种类繁多的物种,目前全世界已知有11700多种蚂蚁(最近还发现了无性繁殖的蚂蚁新物种),分为21亚科283属,中国境内的蚂蚁种类约600多种。蚂蚁的寿命很长,工蚁的寿命在数周至数年之间,蚁后可存活数年到二十多年。本文列举部分蚂蚁生命智力行为现象如下:
1、蚂蚁的社会结构
雄蚁在与蚁后交尾后不久就会死去,而蚁后则会脱掉翅膀,在地下选择适宜的土质和场所筑巢。这时蚁后只能完全依靠自己的力量,建造一个小的巢穴,作为安身之地;待体内的第一批受精卵发育成熟产出、幼虫孵化出世时,蚁后就开始忙碌起来,因为每个幼蚁的食物都要由其嘴对嘴地喂养(营养来自蚁后飞行肌的转化),直到这些幼蚁长大发育为成工蚁、兵蚁、侦查蚁(它们均为性发育不成熟的雌蚁)时为止。当第一批工蚁长成时,它们便挖开通往外界的洞口去寻找食物,并不断扩大巢穴建筑面积,以便为越来越多的家族成员提供住房。从此,抚育幼蚁和喂养蚁后等各种各样的工作均由工蚁承担,而蚁后则专门负责继续产卵、繁殖家族成员数量的工作。当蚁群家族成员数量足够多的时候,蚁群就会“分窝”,出现新的有翅膀的性成熟的雌蚁和雄蚁,它们两两飞上蓝天交尾,新的蚁后又开始了建造新巢穴的工作。
2、凹唇蚁群社会的奴隶制
凹唇蚁的“侦察兵”外出觅食的时候,还肩负着另一项任务,就是寻找其他种类蚂蚁的巢穴。当发现一个合适的蚁穴时,凹唇蚁的“侦察兵”就会搬来兵蚁袭击这个目标蚁穴,并把偷抢来的虫蛹带回自己的巢穴,这些虫蛹长大后就成为凹唇蚁群的“奴隶蚁”。
3、织叶蚁建巢本能及其化学语言
织叶蚁(纺织蚁)的名字源自其独特的生活习性:织叶蚁群能够用树叶建巢,为此它们需要把许多树叶编织在一起构建成为适宜居住的巢穴。奇特的是,织叶蚁群的工蚁并不具有把树叶粘接编织在一起的腺体,它们是利用蚁群的幼虫吐出的丝将新鲜树叶捆起来形成巢穴。为此,一部分工蚁承担着把叶片拉拢靠近的工作,另一部分工蚁则从蚁穴里拖出一只长大的幼虫,通过挤压幼虫的嘴迫使幼虫分泌出粘丝,然后把幼虫既当成纺织的锭子,又当成纺织的梭子,举着幼虫的头在两片树叶间来回缝合,直至把树叶缝合形成符合需要的形状。
显然,织叶蚁上述集体协同合作行为,离不开相互之间的信息沟通。观察表明,织叶蚁拥有复杂的化学信号传递系统。例如,当发现入侵者时,先遣部队就会返回寻求兵蚁增援,同时把警告信息素传达给其他蚂蚁。警告信息素由4种化学物质组成,第一种表示“注意”,第二种表示“寻找入侵者”,第三种可刺激蚂蚁的攻击性,第四种发出进攻号令。
4、切叶蚁的养殖业
切叶蚁从树木和其它植物上切下叶子并运回巢穴里的“苗圃”,“苗圃”里的叶片被用来养植真菌,再用长出的真菌喂养幼虫(成虫主要是吸食被它们切碎叶片的汁液)。当切叶蚁遇到特别喜欢的植物时,它们就会“唱歌”(通过摩擦腰部的刮器与腹部表面的褶皱来发出声音)来召集周围其他的同伴;如果这些树叶的营养成分越高,那么它们“歌唱”的音调也就会越高亢。蚂蚁通过摩擦腰部的刮器与腹部表面的褶皱来发出声音,还可以成为多种有用的信号,例如求救信号等。
5、蜜蚁独特的食物储备方式
有一种墨西哥蜜蚁专门以吮吸甜柞树等的树汁为生,在满足每日正常生活需要之外,它们会把多余的甜汁酿制成蜜,然后将蜜小心翼翼贮存在“活蜜桶”里。所谓“活蜜桶”其实是一些享有特殊待遇的蚂蚁,它们除了贮蜜之外,不再参与其他任何工作。当蚁群缺食断粮时,“活蜜桶”便会吐出存储的蜜,供其他蚂蚁食用渡过难关。
6、步调一致的行军蚁居然没有指挥者
十几万只行军蚁(军团蚁)组成的大军,形成长15米、宽1-2米的纵队,以每小时20米的速度在森林里穿行,捕食途中遇到的任何昆虫和小型脊椎动物。值得注意的是,单个行军蚁并不显得有什么聪明才智,但是它们作为一个庞大的群体,却表现出生命智力的行为,这种现象被称为“群体智力”(群体智能、群体智慧)。行军蚁的行进方向、发动袭击的时间总是恰到好处,然而并没有任何一只蚂蚁发出指令,行军蚁却仍然表现出高度的纪律性、系统性协同性。看起来好像是每一只蚂蚁都在对其他蚂蚁留下的化学信号标记做出回应,并制造出自己的新的化学标记,这些信息聚合在蚁群中,就使得整个蚁群像一个整体一样行动。
7、蚂蚁的数量与蚂蚁群体智力的高低
观察表明,当蚂蚁群的数量少于100只时,这些蚂蚁各顾各的瞎忙,形成不了共同的目标。但是,当蚂蚁群的数量多于100只时,蚂蚁群的行为开始出现了规律性和目标性;随着蚂蚁的数量增加,蚁群的行为越来越井然有序。据此可知,蚂蚁的数量与蚂蚁群体智力的高低,存在着某种阈值和正相关性。问题是,蚂蚁群体智力行为的指挥者是谁?如果没有指挥者,那么它们又是如何实现群体智力行为及其生存目标的一致性?
三、蚂蚁等动物的本能智力是如何形成的
所谓“本能智力”是把“本能”视为生命智力的表现形式之一,该智力形式的特点是可以经由遗传直接获得解决生存、繁衍等问题的能力。对比之下,“后天智力”则需要通过“后天”(出生后)的学习过程才能够获得解决生存、繁衍等问题的能力。
笔者2006年5月18日在互联网公开发表论文《本能之经典解读:生命不该有的黑匣子》,该文探索了若干本能现象的实质性问题:
    1、达尔文对本能的界定
2、达氏进化论拒绝讨论本能与智力的关系
3、达尔文承认自己的学说不能揭示生命的本质
4、从万有智力论的角度去解读本能
5、根据智因设计进化论对“本能”给出的定义
6、本能的运行机制
7、由dna智力系统直接控制的本能行为
8、由DNA智力系统对神经元智力系统的行为程序固化
9、由DNA智力系统与神经元智力系统共同控制的本能行为
10、由神经元智力系统控制为主、以DNA智力系统控制为辅的本能行为
11、器官分体式群居动物的本能行为
12、从智力角度解读本能现象将开辟生物行为学的新纪元
大体而言,本能是DNA(RNA)生命智力系统、细胞膜生命智力系统、单细胞生物生命智力系统、细胞膜网络生命智力系统(群体生物、多细胞生物)等生命智力共同设计制造实施的预设行为,无须经由神经元生命智力系统、大脑思维生命智力系统通过后天学习而被预设的行为,因此能够生而知之、生而能之,经由遗传直接获得解决生存、繁衍等问题的能力。对比之下,“后天智力”则需要神经元生命智力系统、大脑思维生命智力系统通过“后天”(出生后)的学习过程才能够获得解决生存、繁衍等问题的能力。
进一步说,蚂蚁等动物的本能究竟是如何形成的?它们是随机进化形成的?还是生命智力参与设计制造和实施的?具体到蚂蚁的本能现象而言,至少有一部分本能智力行为源自它的前身动物;如果这样继续追溯下去,某些本能行为无疑将追溯到生命暨智力起源的那一刻。其中,生物的条件反射、刺激反射等行为,对本能的建立很可能发挥过重要的作用。
与此同时,蚂蚁还有许多本能行为都是由它们自己“独创”形成的,例如凹唇蚁群社会的奴隶制、织叶蚁建巢本能及其化学语言、切叶蚁的养殖业、蜜蚁独特的食物储备方式等。鉴于上述独特的本能行为都具有相当的复杂性和协同性,因此它们的形成不大可能是随机变异的结果,而是需要有着生命智力的积极参与。也就是说,蚂蚁的生命智力系统,需要设计制造出若干新基因(这样的新基因笔者将其命名为“智因”),这些新基因能够编码合成相应的蚂蚁生命智力系统所期待的若干新蛋白质(遵循中心法则)。接下来,这些新蛋白质能够催化合成相应的新的化学分子(例如信息素),或者构建新的细胞、新的组织、新的躯体结构,以便实现新的生命功能。当这些新的生命功能经由繁殖过程传递给下一代,对下一代的蚂蚁来说,这就成为它们新的本能智力。
问题在于,一个新基因往往是由数以千计甚至数以万计的核苷酸分子(分别有4种不同的碱基)按照严格的规律排列组合形成的,因此承担着生命活动新功能的新基因或新基因组的形成很难是由随机变异所能达成的。从这个角度来说,生命智力系统要想根据自己的期望来设计制造出新基因,显然不是一件简单的事情,或许这里正是生命的核心奥秘之一。笔者的研究表明,生命智力系统除了使用中心法则(由基因信息编码合成蛋白质)之外,而且还在使用“逆中心法则”,亦即由“虚拟蛋白”(生命智力系统所期待的新蛋白)逆向编码合成新基因,详尽论述参阅《发现进化态基因、虚拟态蛋白、逆中心法则的重要意义》《发现生物进化“鸡蛋-蛋鸡”路线图的重大意义》等文,以及《破解千古难题:先有鸡还是先有蛋——揭秘生物进化“鸡蛋-蛋鸡”路线图》等专著。
四、蚂蚁等动物的群体智力是如何形成的
 楼主| 发表于 2016-2-16 16:10:50 | 显示全部楼层
四、蚂蚁等动物的群体智力是如何形成的
所谓“群体智力”也是生命智力的表现形式之一,该智力形式的特点与群体成员的数量相关,当群体数量高于某个阈值时,该群体会形成某种更高层次的智力形式,并获得相应的更高的生命智力水平。
“群体智力”现象最早发生在单细胞生物群体上,并促成多细胞生物的形成。对于多细胞生物来说,其群体智力的表现形式就是细胞膜网络生命智力系统(例如中医发现的经络现象)。这里需要说明的是,神经元生命智力系统、大脑思维生命智力系统的基础实际上同样建立在细胞膜网络生命智力系统之上,区别仅仅在于多细胞生物的细胞膜网络生命智力系统使用的细胞膜的附着物、衍生物尚没有特化成为专业的智力运作结构,而神经元生命智力系统、大脑思维生命智力系统所使用的细胞膜的附着物、衍生物(神经节、轴突、树突等)已经特化成为专业的智力运作结构。进一步说,生物之所以能够从简单进化到复杂、从低级进化到高级,正是得益于“群体智力”现象,更多论述可参阅《生命智力学概论之初级生命智力可以创造高级生命智力》等文。
不过,对于蚂蚁群体来说,情况还存在着特殊性。这是因为,蚁类和蜂类动物的个体之间有着非常大的结构差异,而且每一个个体如果一旦离开群体则会迅速陷入生存绝境之中。在这种情况下,这些个体实际上是在扮演或者承担着相当于器官的功能,它们共同构成的群体则相当于一个整体的多细胞生物;有鉴于此,可以把这类群居动物理解为或称之为“器官分体式群居动物”。
郭志忠先生的《生命聚合体》一书(海南出版社2008年3月出版)则将蚂蚁等群居动物称之为“聚合体生物”。达尔文在《物种起源》一书中讨论动物本能现象时指出:“蚂蚁、蜜蜂等群居动物的行为特别引人注目,最大的难点是在于工蚁与雄蚁和能育的雌蚁在构造上有巨大的差异。如工蚁具有不同形状的胸部,缺少翅膀,有时没有眼睛,并且具有不同的本能。”
笔者在《本能之经典解读:生命不该有的黑匣子》一文中指出:“对于蚂蚁这样的器官分体式群居动物来说,蚁王和蚁后承担着繁殖功能和控制蚁群正常运作的责任,其控制手段主要是发出不同的化学分子指令,这些化学分子指令通过空气传输给工蚁、兵蚁和奴蚁,接收到不同的化学分子指令的工蚁、兵蚁和奴蚁就会执行相应的指令,以便完成相应的功能(采食、筑巢、战斗、服务)。这就是蚂蚁王国所表现出来的本能行为的实际操作和控制方式。
“有趣得是,工蚁、兵蚁和奴蚁彼此之间也存在着精确的信息交流,有一个英国人观察到这样的情况,侦察蚁发现的食物多少,与回巢后带来的蚂蚁数量多少成正比(《动物世界趣话轶事》,第122页,戴述美编著,金盾出版社2004年)。不过,这里我更关心的是,工蚁、兵蚁和奴蚁它们是否也会向蚁王、蚁后“汇报”自己遇到的情况?
“为什么要提出这样的问题,乃是因为工蚁、兵蚁和奴蚁都不具备生殖功能,因此它们的生存经验不能够由其自身传递下去。在这种情况下,蚁群为了适应自然环境的变化,蚁王和蚁后就必须能够从工蚁、兵蚁和奴蚁那里获得必要的生存信息,以便重新调整、修正和设计后代蚁群的DNA结构,让工蚁更吃苦耐劳,让兵蚁更勇敢善战,让奴蚁的服务更温柔体贴(蚁后的进食,需要奴蚁的服务)。”
显然,蚂蚁等动物群体的进化过程,乃是一个需要深入探索研究的问题。
五、生命智力波对蚂蚁等动物进化过程的作用
智力是一种能够解决问题的能力,它是与引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力等四种(或许还有更多种)自然基本力不同的另一类自然基本力,只属于生命所有。笔者在21世纪初创建的生命智力学暨智因进化论(生物智力进化论)发现:生命与智力同时起源、同步进化,是否拥有智力乃是生命与非生命的分水岭。所有的生命都拥有不同形式、不同结构、不同层次的智力,例如DNA(RNA)生命智力系统、细胞膜生命智力系统、单细胞生物生命智力系统、细胞膜网络生命智力系统(群体生物、多细胞生物)、神经元生命智力系统、大脑思维生命智力系统、生命智力巨系统等等,详尽论述参阅《生命智力简史:生命智力学暨智因进化论》(2012年美国版、香港版)等专著。
如果说,引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力都是以波的形式存在和传播(泛称自然力波),那么生命对智力的使用同样也在以波的形式存在和传播;后者的特点在于,智力波是生命智力对其他自然力波的信息调制和应用。例如,DNA(RNA)生命智力系统的智力波是对核苷酸分子、氨基酸分子的信息调制和应用,细胞膜生命智力系统(单细胞生物)的智力波是对DNA(RNA)智力波、蛋白质等众多生命活动分子的信息调制和应用。
进一步说,每一个生命都在发出自己的智力波,众多生命发出的智力波会聚合形成智力网波。事实表明,多细胞生物发出的智力网波能够形成非常强大的智力,神经元细胞网络发出的智力网波能够形成更加强大的智力。事实上,我们常说的脑电波、心灵感应波(上述智力波属于大脑思维生命智力系统),以及心电图波(属于神经元生命智力系统和细胞膜网络生命智力系统的智力波)、心智感应波(属于所有的生命智力系统的智力波)。
据此可知,蚂蚁的进化涉及到多种智力波的协同作用。众所周知,蚂蚁只使用数量不多的化学分子信息素,据说它们能够编码传达20多种意思,然而这对于构建发展的蚂蚁社会显然是远远不够的。在这种情况下,我们需要考虑蚂蚁是否还有其他的信息载体?这些信息载体会是量子纠缠、光信号、电子场、引力波、声波、分子振动波吗?观察表明,为了能在不断变化的环境中返回蚁巢,沙漠箭蚁会利用太阳发出的偏振光信息找到回巢的路,亚马逊蚂蚁则通过记住视觉参照物信息来导航并存储终身,或许蚂蚁还有更多的信息行为亦即智力波等待着被发现。
蚂蚁群体的进化标志是新基因、新蛋白质、新器官、新躯体、新功能、新生存方式等的出现。问题是这样的进化究竟首先发生在蚂蚁群体的什么位置上?是发生在蚁后、雄蚁的体细胞或生殖细胞上,抑或发生在工蚁(又称职蚁)或兵蚁的躯体上?至少从表面上看,外勤工蚁、内勤工蚁、兵蚁、侦查蚁等(它们都是性发育受到抑制的雌性蚁)并不参与蚁群的繁殖过程,那么它们的变异又是如何被蚁后或雄蚁遗传下去的?蚁后或雄蚁又是如何知道它们的哪些变异是有益的或有害的?
可以推论的是,在蚂蚁群体的进化过程中,蚁后比其他蚂蚁个体承担着更重要的责任。也就是说,蚁后不仅承担着繁殖功能,而且还承担着适应环境、设计制造新基因、获得生存新手段的多种功能。与此同时,蚂蚁群体的所有成员都在参与蚂蚁群体的进化过程,而它们之所以能够参与蚂蚁群体的进化过程,彼此之间一定存在着广泛的及时的充分的信息交流,这种信息交流的途径或载体正是存在于蚂蚁群体之间的各种智力波,或许还涉及到与蚂蚁群体生息密切相关的其他生物发出的多种智力波。毋庸置疑,深入研究生命智力波将极大的有助于解开生命世界所有未解的疑团。

ZY110-160216探索蚂蚁的本能智力和群体智力的形成奥秘9000
本文收入《重构(王红旗)文集》之《重构2016进展》。
重构智库电话010-51843850 信箱jdtdshj@163.com

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